Portail-solaire - Annuaire de l'énergie solaire en France

Le photovoltaïque

Onduleur

Un onduleur transforme le courant continu (DC) généré par le panneau photovoltaïque en courant alternatif (AC) à la tension et à la fréquence souhaitées (par exemple 230 V et 50 Hz). Les onduleurs assurent également la surveillance du réseau pour protéger ce dernier contre les pannes et pour interrompre l'alimentation en électricité en cas d'erreurs du réseau.

Avant de choisir un onduleur il convient de faire une étude sur la configuration des modules qu'on souhaite installer et les facteurs qui définissent leurs performance: le temps et l'intensité de l'ensoleillement, ombrage, direction et inclinaison de la toiture, etc.

Fabricants d'onduleurs: Abb (Suisse), Ablerex (Taïwan), Advanced Energy (USA), AEG (Allemagne), Aero Sharp (Chine), AI International (Italie), Ainelec (France), Alpha Technologies (), American Superconductor (USA), Answer Drives (Italie), Apambu (Allemagne), Aros (Italie), Astrid Energy Enterprises (Italie), Atersa (Espagne), Aunilec (France), Beghelli (Italie), Beijing Corona (Chine), Beijing Jike (Chine), Bonfiglioli (Italie), Bos Power (Chine), Carlo Gavazzi (Italie), Catobo (Italie), Centrosolar (Allemagne), Chint (Chine), Conergy (Allemagne), Control Techniques (USA), Danfoss (Danemark), Dasstech (Coréee), Delta Energy (Taïwan), Diehl AKO (Allemagne), Dorfmüller (Allemagne), Dunya Prestige Electric Electronics (Turquie), East West Energy (Chine), EEI - Equipaggiamenti Elettronici Industriali (Italie), Effekta (Allemagne), EHE New Energy (Chine), Elpower (Italie), Eltek Valere (Norvège), Enertron-Gamesa (Espagne), Epod (Canada), Eurener (Espagne), Fagor Automation (Espagne), Fimer (Italie), Fronius (Autriche), Gefran (Italie), GPtech (Espagne), Growatt (Chine), Guangdong Shengda (Chine), Helios Systems (Espagne), Hon Turing (Taiwan), Hyundai Heavy Industries (Corée), IDS (Suisse), Ingeteam (Espagne), Inverters Unlimited (USA), Italcoel (Italie), Jiangsu Ever-Solar (Chine), Jema (Espagne), Jing Fu Yuan Tech (Chine), Kaco (Allemagne), KingLong New Energy Technology KLNE (Chine), Kostal (Allemagne), Layer (Italie), Leonics (Taïland), LTI Reenergy (Allemagne), Macsolar (Chine), Mastervolt (Pays-Bas), Meidensha (Japon), Mitsubishi (Japon), Motech (Taïwan), MPP Solar (Taïwan), Nanjing Green Energy (Chine), Nedap (Pays-Bas), Novergy (Inde), Oelmaier (Allemagne), Omron (Japon), Outback Power (USA), Padcon (Allemagne), Pairan (Allemagne), Phoenixtec Power (Taïwan), Powercom (USA), Power-One (USA/Italie), Provista (Chine), Q3-Energieelektronik (Allemagne), Refusol (Allemagne), Rexsun (Chine), Rudolf Fritz (Allemagne), Salicru (Espagne), Samil Power (Chine), Santerno (Italie), Satcon (USA), Schüco (Allemagne), Siac (Italie), Siel (Italie), Siemens (Allemagne), Siliken (Espagne), SKN (Allemagne), Sky Resources Solar Technology (Chine), SMA (Allemagne), Soaring (Chine), Socomec (France), Solar Konzept (Allemagne), Solectria Renewables (USA), Solon (Allemagne), Solutronic (Allemagne), SPower (Allemagne), Sputnik (Suisse), Steca (Allemagne), Studer Innotec (Suisse), Sungrow Power Supply (Chine), Sunny Roo (Australie), Sunways (Allemagne), Sustainable Energy Technologies (Canada), Total Energy Company (USA), Vacon (Finland), Valenia (Italie), Voltwerk (Allemagne), Xantrex-Schneider (Canada), Zigor (Espagne)

Valeurs d'entrée (courant continu CC)
Puissance nominale CC	Puissance qui est absorbée en permanence par l’onduleur
Puissance CC max	Puissance maximale qu’un système solaire peut délivrer, d’après les indications du fabricant de l’onduleur, de sorte que l’appareil puisse fonctionner correctement. Si la puissance réellement installée est supérieure à cette valeur, l’onduleur ne sera pas forcément endommagé, mais il ne fonctionnera pas toujours demanière optimale.
Tension nominale CC	Tension à laquelle l’onduleur peut fonctionner normalement.
Plage MPP CC	Plage de tension d’entrée sur laquelle l’onduleur cherche la tension de service optimale pour le générateur solaire
Tension CC max.	Tension maximale que le générateur solaire peut délivrer. En cas de dépassement, l’onduleur risque d’être détérioré.
Tension min. à la puissance nominale	Tension minimale requise par l’onduleur pour pouvoir injecter du courant à la puissance nominale. En dessous de cette tension, l’appareil atteint seulement une partie de sa puissance nominale.
Intensité nominale CC	Intensité à laquelle l’onduleur fonctionne normalement.
Intensité CC max.	Intensité maximale que le générateur solaire peut débiter.
Nombre d’entrées CC	De nombreux onduleurs permettent le raccordement direct de plusieurs chaînes, ce qui évite l’utilisation de boîtes de jonction de générateurs.
Nombre de trackers MPP	Les appareils disposant de plusieurs trackers MPP sont en mesure d’exploiter des générateurs comportant des zones soumises à des tensions différentes. Ils peuvent ainsi, notamment, obtenir des rendements nettement meilleurs en cas de complications (présence d’ombres, orientations variées).

Valeurs de sortie CA (courant alternatif)
Puissance nominale CA	Puissance que l’onduleur peut injecter en permanence.
Puissance CA max.	Puissance que l’appareil peut injecter sur une courte période (par exemple, trente minutes) avant de s’échauffer et de devoir réduire sa puissance.
Intensité nominale CA	Intensité du courant que l’onduleur débite normalement dans le réseau, à pleine charge.
Intensité CA max.	Intensité maximale du courant que l’onduleur peut débiter dans le réseau.
Distorsion harmonique	Mesure de l’écart établi entre le courant injecté et la forme d’intensité optimale, la sinusoïde. Cette valeur doit être inférieure à 5 %. Elle peut même être inférieure à 3 %, dans le cas d’onduleurs de qualité.
Nombre de phases d’injection	Les onduleurs sont généralement monophasés (courant alternatif) ou triphasés (courant triphasé).

Rendement "européen" (RE)	Il se calcule à l’aide de la formule suivante : RE = 0,03 × W5 + 0,06 ×W10 + 0,13 × W20 + 0,1 × W30 + 0,48 × W50 + 0,2 × W100 (W5 correspond ici au rendement à 5 % de la puissance nominale, W10 au rendement à 10% de la puissance nominale, etc.).
Consommation en veille	Energie que consomme l’onduleur lorsqu’il n’injecte plus de courant, mais qu’il n’est pas encore éteint pour la nuit.
Consommation nocturne	Energie que l’onduleur consomme lorsqu’il est "éteint". Les appareils pour lesquels il estindiqué « 0 watt » sont entièrement mis à l’arrêt durant la nuit. Durant cette période, aucune lecture de données n’est possible.
Poids
Dimensions

Les types d'onduleurs

A ) Onduleurs centraux

Les divers panneaux photovoltaïques d'une grande installation (> 10 kW) sont montés en rangée pour former des strings, eux-mêmes couplés en parallèle au moyen de fusibles ou diodes par string le cas échéant. Le générateur photovoltaïque ainsi structuré est relié du côté DC à un seul onduleur central. Les onduleurs centraux présentent une grande efficacité à des prix par Watt réduits. Un panneau mal adapté ou encore un ombrage partiel portent cependant préjudice à une exploitation optimale de chaque string photovoltaïque et entraînent une réduction du rendement énergétique.
En outre, la fiabilité de l'installation est limitée parce qu'elle dépend d'un seul onduleur. Une panne de l’onduleur central entraîne l’arrêt de toute l’installation. La mise en place de plusieurs onduleurs centraux de petite taille (ayant chacun une puissance de 10 kW) constitue donc une variante intéressante du concept d'onduleur central pour les puissances de l’ordre de 100 kW.

SMA

Kaco

B) Onduleur string: plusieurs modules sont connecté pour former une série

De même que pour l'onduleur central, le champ photovoltaïque est, ici aussi, partagé en strings. Mais dans ce cas, très peu de strings sont reliés à chaque onduleur string. Chaque string est ainsi exploité à proximité immédiate de son point de puissance maximal (Maximum Power Point, MPP). La technologie string réduit le risque de problèmes d'adaptation ainsi que les pertes dues aux ombres portées, tout en éliminant celles occasionnées par les diodes string et un câblage prolongé du côté DC du générateur. Ces propriétés techniques avantageuses entraînent une réduction des coûts du système et améliorent le rendement énergétique et la fiabilité de l'installation.

Onduleur multi-string

L'onduleur multi-string permet le raccordement et le fonctionnement MPP de plusieurs strings raccordés chacun à un convertisseur DC/DC et à une pièce génératrice de puissance commune, fournissant ainsi une solution compacte et économique tout en présentant tous les avantages de la technologie string. Les installations photovoltaïques constituées de strings à orientations géographiques différentes (sud, ouest, est) fournissent une puissance avec décalage temporel les unes par rapport aux autres et permettent d'obtenir un rendement optimal. Les onduleurs Multi-String sont utilisés dans les installations photovoltaïque d'une plage de puissance moyenne de 3 à 10 kW.

Sputnik - Solarmax

Fronius

C) Les onduleurs-module

Chaque panneau dispose ici de son propre onduleur de sorte que toute perte d'adaptation est exclue. Le rendement de ces onduleurs reste cependant en-deçà de celui de l'onduleur string. Ils entraînent des coûts de câblage supérieurs du côté AC car ils nécessitent un montage en parallèle avec le réseau 230 V, ce qui n’est pas requis en cas de montage en série des panneaux en strings. Le nombre nettement supérieur d'onduleurs à installer entraîne un travail de couplage plus conséquent et augemente le risque de panne. Ce concept ne s'applique donc généralement qu'aux installations photovoltaïques d'une puissance modeste allant de 50 à 400 W.

Dorfmüller

Sparq

Fabricants: Accurate Solar Power (USA), Azuray Technologies (USA), CyboSoft (USA), Direct Grid Technologies (USA), Dorfmüller (Allemagne), Enecsys (Angleterre), Enphase Energy (USA), Eshia (Espagne), Exeltech (USA), Greenray (USA), Petra Solar (USA), Power-One (USA/Italie), SMA (Allemagne), Solarbridge (USA), Sparq (Canada), Steca (Allemagne)

Systèmes de refroidissement

Les fabricants travaillent continuellement à l'amélioration du rendement des onduleurs. Une hausse du rendement permet de réduire les pertes thermiques, ce qui est très important pour l'amélioration de la durée de vie des composants. Moins de pertes signifient également que les systèmes de refroidissement ne sont plus nécessaires et que les dimensions des boîtiers des onduleurs peuvent être réduites.
Une température élevée à l'intérieur du boîtier de l'onduleur peut conduire à un vieillissement prématuré des composants électroniques. Dans le cas d'un refroidissment "passif", les composants électroniques sont scellés hermétiquement au boîtier de l'onduleur. Ce type de refroidissment est limité par la surface du boîtier.

Le refroidissment "actif" est effectué par un ventilateur. Celui-ci est parfois considéré comme un point de faiblesse, car c'est un élément mécanique en mouvement et donc sujet à l'usure et à la casse. Il émet également des bruits.

Le refroidissment par convection, souvent avec un ventilateur, est un autre moyen utilisé par les fabricants d'onduleurs. Cependant, ce système nécessite des ouvertures dans le boîtier qui empêchent ou réduisent l'utilisation du produit à l'extérieur ou dans un environnement poussiéreux.

Une garantie de cinq ans sur les produits est devenue la norme chez les constructeurs. Il est possible d'étendre la garantie à dix ans, voire à vingt ans ou vingt-cinq ans suivants les fabricants. Cette étendue de la durée de vie est le résultat de l'utilisation de composants de meilleure qualité, surdimensionnées et plus résistants aux hausses de température.

Dispositifs de sécurité

Le raccordement d'installations décentralisées d'électricité au réseau public de distribution nécessite le débranchement immédiat de l'installtion en cas d'une perturbation du réseau. L'onduleur doit assurer l'isolation immédiate et efficace en cas de sur- ou sous-tension et lors d'une dérive de la fréquence en dehors des tolérances admises. Dès que la perturbation est éliminée et que le réseau est de nouveau stable, l'onduleur synchronise sa phase avec celle du réseau et reprend l'injection du courant photovoltaïque.